Energie
Dekarbonisierung globaler Schifffahrtsrouten durch grünes Ammoniak
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Grünes Ammoniak zur Lösung von Emissionen in der Schifffahrt
Wenn wir über CO₂-Emissionen sprechen, denken wir zuerst an Autos und Lastwagen sowie an Kohle- und Gaskraftwerke. Ein weniger beachteter großer Energieverbraucher und Emittent ist die Schifffahrt.
90 % des Welthandels wird per Schiff abgewickelt, oft über ganze Ozeane hinweg. Das entspricht mindestens 36 % der globalen Treibhausgasemissionen. Es ist zudem ein Sektor, der derzeit praktisch nicht zu elektrifizieren ist, da Batterien nicht energiedicht genug sind, um ein Schiff über tausende Meilen auf See anzutreiben.
CO₂‑Verschmutzung ist hier nicht das einzige Problem, denn die Schifffahrtsindustrie hat historisch auf das niedrigste Öl‑Qualitätsniveau zurückgegriffen, eine teerartige dickflüssige Substanz, die als „Bunker‑Fuel“ oder Schweröl/Restöl bezeichnet wird.
Quelle: Wikipedia
Und die Schifffahrtsindustrie könnte vorübergehend noch mehr Verschmutzung erzeugen, da sie nun die Roten Meer‑/Sueskanal‑Seerouten wegen des eskalierenden Konflikts in Gaza und Jemen meiden muss. Das wird für den gesamten Handel zwischen Europa und Asien tausende zusätzliche Seemeilen bedeuten.
Gleichzeitig zwingt eine durch El Niño ausgelöste Dürre im Panamakanal den Handel zwischen Asien und Nordamerika, längere Routen zu wählen.
Etwas, das wir bereits am 21. Dezember 2023 in unserem Artikel „Fossil Fuel Supplies Troubles – Looming Shipping And Energy Crisis“ unseren Lesern vorwarnten.
Quelle: BBC
Langsame Verbesserung der Verschmutzung in der Schifffahrt
Reduzierung von Schwefel‑Emissionen
Durch die Nutzung von Bunkeröl, der umweltschädlichsten Ölform, ist die Schifffahrt für 18–30 % der weltweiten Stickoxidemissionen und 9 % der Schwefeloxidemissionen verantwortlich. Regional kann das Problem noch größer sein: Allein Kreuzfahrtschiffe verursachen in Barcelona dreimal so viel Schwefelverschmutzung wie sämtliche Autos der Stadt zusammen.
Neue Vorschriften sollten dieses Problem lösen. Seit Januar 2020 haben neue Regeln der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation (IMO) die zulässigen Schwefelemissionen in die Atmosphäre drastisch gesenkt.
Daraufhin musste die Branche schwefelarme Kraftstoffe einsetzen oder Schweröl mit Abgaswäschern weiterverwenden. Diese Wäscher entfernen den Schwefel jedoch oft nur aus den Abgasen, leiten ihn anschließend ins Wasser und verklappen ihn im Meer.
Alternative Kraftstoffe
Eine weitere Möglichkeit ist der Umstieg auf LNG (Flüssigerdgas), da Erdgas mit deutlich weniger Schwefel- und etwas weniger CO₂-Emissionen als Öl verbrennt. Das Problem ist die Infrastruktur, denn die meisten Schiffe besitzen keine Motoren, die statt schwefelarmem Öl oder Bunkeröl LNG verbrennen können.
Schwefelarmes Öl und LNG-Abgaswäscher senken die CO₂-Emissionen jedenfalls nicht wesentlich.
Deshalb betrachten Fachleute alternative Kraftstoffe zunehmend als mögliche Lösung. Ein Spitzenkandidat für einen solchen grünen Kraftstoff ist grünes Ammoniak.
Ein Grundlagenüberblick zu grünem Ammoniak
Ammoniak, also NH3, ist die am zweithäufigsten produzierte Chemikalie der Welt. Es dient als Dünger und kann verbrannt oder oxidiert werden, wobei Stickstoff und Wasser entstehen.
NH3 +O2 → N2 + H2O
Damit ähnelt es in gewisser Weise der Wasserstoffverbrennung, weil dabei – zumindest unter idealen Bedingungen – nur harmlose Nebenprodukte entstehen.
Der Unterschied zu Wasserstoff besteht darin, dass Ammoniak ein deutlich größeres Molekül als H2 und wesentlich stabiler ist. Dadurch lässt es sich viel leichter transportieren und lagern. Ammoniak besitzt außerdem eine fast 50 % höhere Energiedichte als flüssiger Wasserstoff.
Idealerweise würde eine Ammoniakwirtschaft auf sogenanntem grünem Ammoniak beruhen, das mithilfe erneuerbarer Energie erzeugt wird. Dadurch unterscheidet es sich von anderen Ammoniakarten:
- Graues/braunes Ammoniak: wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt.
- Blaues Ammoniak: wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt, jedoch mit CO₂-Abscheidung.
- Rosa Ammoniak (manchmal auch gelbes Ammoniak genannt): wird mit Kernenergie erzeugt.
- Türkises Ammoniak: entsteht durch Methanpyrolyse. Dabei wird Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt; der Wasserstoff wird anschließend in Ammoniak umgewandelt. Der feste Kohlenstoff kann gelagert oder etwa für Kohlenstofffasern verwendet werden.
Ein schifffahrtsfreundlicher grüner Kraftstoff
Ammoniak eignet sich wegen seiner logistischen Eigenschaften gut als Ersatz für Bunkeröl und andere fossile Kraftstoffe in der Schifffahrt.
Wasserstoff ist zu flüchtig und nicht dicht genug für Hochseereisen. Biokraftstoffe sind entweder nicht ausreichend CO₂-neutral oder werden in zu kleinen Mengen hergestellt, um den enormen Energiebedarf der Schifffahrt zu decken.
Ammoniak kann dagegen bei −33 °C und Atmosphärendruck flüssig oder bei 20 °C mit mehr als 7,5 bar Druck gelagert werden. Das begrenzt die Energieverluste stark und macht die Investitionen für Lagerung und Transport wirtschaftlich möglich.
Da es sich – auch langfristig – leicht lagern lässt, kann Ammoniak außerdem mit schwankender erneuerbarer Energie aus Sonne oder Wind produziert und später verbraucht werden.
Durch die Nutzung von flüssigem Ammoniak können Häfen schließlich bestehende Infrastruktur wie Lagertanks und Rohrleitungen weiterverwenden, die derzeit für Öl eingesetzt wird.
Nutzung der zentralisierten Struktur der Schifffahrt
Eine neue Studie has brought to light another fact that might help speed up the adoption of ammonia as a green shipping fuel. Researchers at Oxford, working at the Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) and the Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), have examined the infrastructure requirement for decarbonizing the shipping industry.
Die Forschenden stellten fest, dass eine Konzentration auf die weltweit 10, 50 beziehungsweise 100 größten Häfen nach Kraftstoffnachfrage 21,3 % (21,8 %), 45,7 % (46,7 %) beziehungsweise 62,0 % (62,6 %) des kumulierten Bedarfs an grünem Ammoniak decken würde.
In manchen Regionen kann dieser Effekt noch stärker sein, zum Beispiel:
„In Ozeanien, Nordafrika, Südasien und Südostasien können mehr als 60 % des Kraftstoffbedarfs gedeckt werden, wenn man sich auf die zehn regionalen Häfen mit der höchsten Kraftstoffnachfrage konzentriert.“
„Optimale Versorgung mit grünem Ammoniak zur Dekarbonisierung der globalen Schifffahrt“
Jasper Verschuur et al. 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001
Denn obwohl es weltweit Tausende Häfen gibt, entfällt der größte Teil des Verkehrs auf die größten Häfen, die zugleich die größten und verbrauchsintensivsten Schiffe bedienen.
moderat ambitioniertes (MOD-AMB) Zukunftsszenario & hoch ambitioniertes (HIGH-AMB) – Quelle: ERIS
Die Forschenden stellten außerdem fest, dass die Produktion in ihrem Szenario größtenteils rund um den Äquator und in tropischen Breiten gebündelt werden könnte, wo Solarenergie am effizientesten erzeugt wird; „weniger als 10 % des Ammoniaks würden in einer absoluten geografischen Breite von mehr als 30 (40) Grad hergestellt“.
Quelle: IOP Science
Benötigte Investitionen
Die Oxford-Forschenden versuchten auch, die nötigen Investitionen zur Dekarbonisierung der Schifffahrtsrouten mit grünem Ammoniak zu beziffern. Der Großteil der Kosten würde auf die Produktionsinfrastruktur entfallen, vor allem auf Solarparks in den Tropen und Wüsten Australiens und des Nahen Ostens, die fossile Energiequellen ersetzen. Die geschätzten Gesamtkosten: rund 2 Billionen US-Dollar.
Das klingt nach viel, doch in einem Szenario ohne grundlegende Veränderungen wären ähnlich hohe Investitionen nötig, um das von der Branche verbrauchte Öl zu erschließen und zu raffinieren. Es geht daher eher um einen Wechsel der Energiequelle als um höhere Transportkosten.
Eine Revolution in der Schifffahrt
Die Schifffahrt war lange eine Branche, die überwiegend auf Handarbeit und veraltete Technik wie mit Bunkeröl betriebene Motoren angewiesen war.
Das ändert sich rasch, insbesondere durch den Einzug künstlicher Intelligenz in die Branche – ein Thema, das wir im Artikel „Schifffahrtsrouten durch den Einsatz künstlicher Intelligenz sichern“ ausführlich behandelt haben. KI wird:
- Seereisen sicherer machen.
- Unbemannte Navigation ermöglichen.
- Routen und Kraftstoffverbrauch optimieren.
Die zweite bevorstehende Revolution ist der Umstieg auf erneuerbare Energien und schadstofffreie Kraftstoffe. Der wahrscheinlichste Kandidat ist derzeit grünes Ammoniak, da es vor allem um politische Entscheidungen und Investitionen geht und alle Schlüsseltechnologien – großflächige Solarenergie sowie Ammoniakproduktion und -speicherung – bereits beherrscht werden.
Die einzige echte Alternative wäre eine Revolution bei der Herstellung von Biokraftstoffen, möglicherweise aus Algen. Dieses Thema untersuchen wir in unserem Artikel „Algen-Biokraftstoff: die nächste Energierevolution?“.
Da Biokraftstoffe der dritten Generation, die häufig chemisch mit erdölbasierten Kraftstoffen identisch sind, voraussichtlich in großen Mengen zur Dekarbonisierung des Flugverkehrs benötigt werden, dürfte Ammoniak im Mittelpunkt der Dekarbonisierung der Schifffahrt und vielleicht sogar des Lkw-Verkehrs bleiben.
Ammoniak für Aktien im Kraftstoffbereich
Diese Liste konzentriert sich auf Unternehmen für grünes Ammoniak, die an dessen Einsatz in der Schifffahrt arbeiten. Führende Ammoniakproduzenten wie CF Industries Holdings, Inc. (CF ) (CF) oder Yara International ASA (YAR.OL) stellen derzeit überwiegend Ammoniak aus Erdgas her. Sie dürften jedoch mit der Zeit auf grünes Ammoniak umsteigen und könnten ebenfalls für Anleger infrage kommen.
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizons ist eine Tochtergesellschaft der auf grüne Energie ausgerichteten Aker-Gruppe. Der bedeutende norwegische Konzern konzentriert sich auf erneuerbare Energien sowie maritime und Offshore-Geschäfte. Aker Horizons ist die Holdinggesellschaft mehrerer Tochterunternehmen, unter anderem in den Bereichen CO₂-Abscheidung, grüner Wasserstoff und erneuerbare Energien.
Quelle: Aker
Das Unternehmen ist besonders aktiv bei Wasserstoff und der Herstellung von grünem Ammoniak und verfolgt das Ziel, die arktische Schifffahrt zu dekarbonisieren.
Aker ist somit kein reines Unternehmen für grünes Ammoniak, kann aber die gesamte vertikale Wertschöpfungskette abdecken – von Offshore-Windanlagen über die Wasserstofferzeugung bis zur Produktion von grünem Ammoniak. Zudem arbeitet die Gruppe an Projekten wie Energiegewinnung aus Abfall in Frankreich, einem Biomassewerk in Deutschland und CO₂-Abscheidung im Nahen Osten (Saudi-Arabien und VAE).
Damit eignet sich die Aktie für Anleger, die ein breit gefächertes Engagement im Sektor der grünen Energie mit einer starken Position bei grünem Ammoniak und Schifffahrt sowie weiteren erneuerbaren Energien und geografischer Diversifizierung suchen.
2. AmmPower Corp.
AmmPower ähnelt FuelPositive und bietet modulare Anlagen zur Ammoniakerzeugung an, jedoch in größerem Maßstab: Das Basismodul kann vier Tonnen pro Tag produzieren. Damit richten sich die Systeme eher an sehr große landwirtschaftliche Betriebe mit mehr als 10.000 Acres oder industrielle Anwendungen wie Textilien, Kühlung, Bergbau, Pharmazeutik und Halbleiter.
Dieses auf Standardcontainern beruhende modulare System könnte auch ideal für Häfen sein, die ihre Ammoniakproduktion vor Ort schrittweise ausbauen möchten.
Quelle: AmmPower
Das Unternehmen baut derzeit seinen Auftragsbestand auf. Das kurzfristige Auftragsvolumen wird auf 30 Millionen US-Dollar geschätzt; Verkaufsmöglichkeiten bestehen für 690 Einheiten in 52 Ländern. Die Stromkosten veranschlagt das Unternehmen mit rund 360 US-Dollar je Tonne Ammoniak.
Die Modularität ermöglicht eine schnelle Umsetzung und Lieferung in weniger als einem Jahr, verglichen mit drei bis vier Jahren bei vergleichbaren Projekten ohne modularen Ansatz.
Gemeinsam mit CTEC Energy Sales USA arbeitet das Unternehmen außerdem an einer Technologie, die Abfall in Ammoniak umwandelt.
Um den Übergang zu einer Wasserstoff-Ammoniak-Wirtschaft weiter voranzutreiben, gründet es eine eigene Tochtergesellschaft für die Aufspaltung von Ammoniak in Wasserstoff, die separat zusätzliche Finanzmittel einwerben soll.
Mit einer Größenordnung, die für die meisten industriellen Anwendungen und die Schifffahrt geeignet ist, richtet sich AmmPower an Kunden und Unternehmen mit besserem Kapitalzugang. Zusammen mit der Technologie zur Ammoniakspaltung könnte dies bei entsprechenden politischen Vorgaben einen schnellen Ausbau von Wasserstoff und Ammoniak als Energieträger ermöglichen.
Private Unternehmen
First Ammonia entwickelt Anlagen zur Ammoniakproduktion für Schifffahrt, Stromerzeugung und andere Verkehrsträger.
Solydera ist ein weiteres Brennstoffzellenunternehmen mit Aktivitäten im Bereich grünes Ammoniak. Im Oktober 2023 unterzeichnete es eine Absichtserklärung (MoU) mit KBR.
Weitere Aktien mit Bezug zu grünem Wasserstoff und grünem Ammoniak sowie eine ausführliche Erörterung der technischen Vor- und Nachteile von Ammoniak finden Sie in unserem Artikel „Der andere Wasserstoffbrennstoff – die fünf besten Aktien für grünes Ammoniak“.
